DE2829866A1

DE2829866A1 - Vane wheel fluid flowmeter - has vane wheel with marks on its front and two sensors delivering pulses whose ratio corresponds to that of vanes and marks

Info

Publication number: DE2829866A1
Application number: DE19782829866
Authority: DE
Inventors: Franz Musidlak; Dieter Schmittner
Original assignee: Elster AG Mess und Regeltechnik
Current assignee: Elster AG Mess und Regeltechnik
Priority date: 1978-07-07
Filing date: 1978-07-07
Publication date: 1980-01-24
Also published as: DE2829866C2

Abstract

The vane wheel is mounted in a chamber through which the fluid flows, in which a stationary sensor is also mounted, delivering a counting pulse at each vane passage. A second, reference sensor (52) is mounted axially before the vane wheel (20) on which a mark support (58) is mounted, carrying marks (62) to which the reference sensor (52) responds and delivers counting pulses. Pulses from both sensos (48, 52) are applied to a comparator (70) which delivers an error signal when the pulse ratio does not correspond to the vane to mark ratio.

Description

Schraubenradzähler Helical gear meters

Die Erfindung betrifft einen Schraubenradzähler mit einem Durchströmgehäuse, einem in dem Durchströmgehäuse drehbar gelagerten Schraubenrad mit einer Mehrzahl von Flügeln und einem im Durchstromgehäuse am Umfang des Schraubenrades feststehend angeordneten, auf das Vorbeilaufen der einzelnen Flügel des Schraubenrades ansprechenden und dabei jeweils einen Zählimpuls liefernden Meßfühler.The invention relates to a helical gear meter with a flow-through housing, a helical gear rotatably mounted in the flow-through housing and having a plurality of vanes and one in the flow-through housing on the circumference of the helical gear arranged, responsive to the passage of the individual blades of the helical gear and a sensor delivering a counting pulse.

Ein solcher Schraubenradzähler ist beispielsweise bekannt durch die US-PS 3.623.835 oder die US-PS 5.788.142.Such a helical gear meter is known, for example, from U.S. Patent 3,623,835 or U.S. Patent 5,788,142.

Eine einwandfreie Messung mittels solcher Schraubenradzähler setzt voraus, daß das Schraubenrad intakt ist, daß also beispielsweise keine Flügel des Schraubenrades abgebrochen oder verbogen sind. Es muß auch gewährleistet sein, daß das Schraubenrad eine definierte Lage im Durchstrbmgehäuse innerhalb vorgegebener Toleranzen einnimmt. Sowohl ein radialer Schlag des Schraubenrades als auch eine axiale Verlagerung des Schraubenrades zu den Kanten des Meßraumes hin können bei Vberschreiten vorgegebener Toleranzen zu einer Veränderung der Charakteristik des Schraubenradzählers führen. Solche Veränderungen im Schraubenradzähler sind von außen nicht ohne weiteres feststellbar, so daß der Schraubenradzähler u.a. über lange Zeit die Durchflußmengen falsch zählt. Das kann zu schwerwiegenden finanziellen Verlusten führen.A correct measurement using such a helical gear meter is essential assume that the helical gear is intact, so that, for example, no wings of the Helical gear is broken or bent. It must also be ensured that the Helical gear a defined position in the flow housing within assumes specified tolerances. Both a radial runout of the helical gear as well as an axial displacement of the helical gear to the edges of the measuring space however, if the specified tolerances are exceeded, the characteristics may change of the helical gear counter. Such changes in the helical gear meter are not easily ascertainable from the outside, so that the helical gear meter, among other things, has for a long time the flow rate counts incorrectly. That can be serious financial Lead to losses.

Bei einer bekannten Konstruktion (US-PS 3.623.835) wird angestreut, das Schraubenrad möglichst genau und verschleißfrei zu lagern. Zu diesem Zweck wird die Achse des Schraubenrades über Spitzen in Edelsteinlagern gelagert und außerdem durch magnetische Kräfte in den Lagern entlastet. Eine solche Lagerung ist sehr aufwendig. Trotzdem ist dort keine Kontrolle darüber gegeben, ob die Lagerung die gestellten Anforderungen tatsächlich erfüllt, und weiterhin, ob eventuell Fehler durch Beschidigung der Flügel des Schraubenrades auftreten.In a known construction (US-PS 3,623,835) is scattered, to store the helical gear as precisely as possible and free from wear. To this end, will the axis of the helical gear is supported by points in precious stone bearings and also relieved by magnetic forces in the bearings. Such storage is very laborious. Nevertheless, there is no control over whether the storage is the The requirements set are actually met, and furthermore, whether there are any errors occur by damaging the blades of the helical gear.

Es ist versucht worden, Beschädigungen von Flügeln des Schraubenrades dadurch zu erkennen, daß die Folge der von dem Meßfühler gelieferten Signale mittels eines Oszillographen beobachtet wird. Das ist jedoch kein geeignetes Mittel zur Dauerüberwachung des Schraubenradzählers.Attempts have been made to damage the blades of the helical gear to recognize that the sequence of signals supplied by the sensor by means of an oscilloscope is observed. However, this is not a suitable means of Continuous monitoring of the helical gear counter.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schraubenradzähler der eingangs definierten Art laufend auf Fehlen oder Beschädigung von Flügeln des Schraubenrades oder Radialschlag des Schraubenrades zu überwachen.The invention is based on the object of a helical gear meter of the type defined at the beginning continuously for lack or damage to monitor the blades of the helical gear or radial run-out of the helical gear.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein als Referenzfühler dienender zweiter Fühler axial vor dem Schraubenrad gehäusefest angeordnet ist, daß mit dem Schraubenrad ein Markenträger angeordnet ist, welcher Marken trägt, auf die der Referenzfühler mit Zählimpulsen anspricht, daß eine Vergleichseinrichtung vorgesehen ist, auf welche die Zählimpulse von Meßfühler und Referenzfühler aufschaltbar sind und welche bei Abweichung von dem sich aus Flügulzahl und Markenzahl ergebenden Verhältnis der Impulszahlen ein Fehlersignal liefert.According to the invention, this object is achieved in that a reference sensor serving second sensor is arranged axially in front of the helical gear fixed to the housing, that with the helical gear a mark carrier is arranged, which carries marks, to which the reference sensor responds with counting pulses that a comparison device is provided, to which the counting pulses from the measuring sensor and reference sensor can be switched and which in the event of deviations from the number of wings and the number of brands The ratio of the number of pulses provides an error signal.

Bei Jeder Umdrehung des Schraubenrades liefert der Referenzfühler eine vorgegebene Anzahl von Zählimpulsen. Die Anzahl der von den Flügeln des Schraubenrades hervorgerufenen Zählimpulse am Meßfühler muß hierzu in einem definierten Verhältnis stehen. Fehlt ein Flügel des Schraubenrades oder wird ein Flügel durch einen Schlag des Schraubenrades vom Meßfühler nicht erfaßt, dann stimmt dieses Verhältnis nicht mehr, so daß die Vergleichseinrichtung ein Fehlersignal liefert. In ähnlicher Weise wird auch ein Fehlersignal erzeugt, wenn der Referenzfühler aus irgendeinem Grunde (was auch möglich ist) nicht die vorgeschriebene Anzahl von Zählimpulsen liefert. Durch das Fehlersignal wird die Punktion des Schraubenradzählers zunächst nicht beeinflußt.The reference sensor delivers with every revolution of the helical gear a specified number of counting pulses. The number of blades of the helical gear The counting pulses generated at the sensor must be in a defined ratio stand. If a wing of the helical gear is missing or if a wing is blown of the helical gear is not detected by the sensor, then this relationship is not correct more, so that the comparison device supplies an error signal. In a similar way an error signal is also generated if the reference probe for any reason (which is also possible) does not deliver the prescribed number of counting pulses. The error signal becomes the puncture of the helical gear counter initially not affected.

Es leuchtet beispielsweise eine Signallampe auf, die den Benutzer veranlassen, die Ursache der Störung zu suchen. Dazu können dann z.30 die Impulsfolgen mittels eines Oszillographen betrachtet werden.For example, a signal lamp lights up to indicate the user cause to look for the cause of the disturbance. For this purpose, e.g. 30 the pulse trains can be viewed using an oscilloscope.

Ein Ansprechen der Anordnung auch auf axiale Verlagerung des Schraubenrades infolge ausgelaufener Lager wird dadurch ermöglicht, daß der Referenzfühler stromab von dem Schraubenrad in geringem Abstand von dem Markenträger angeordnet ist und daß der Markenträger eine sich senkrecht zur Umlaufachse erstreckende Scheibe ist, die eine Mehrzahl von Marken trägt, welche bei einem Kontakt zwischen Scheibe und Referenzfühler abreibbar ist.A response of the arrangement to axial displacement of the helical gear as a result of leaked bearings is made possible that the reference sensor downstream is arranged by the helical gear at a small distance from the mark carrier and that the mark carrier is a disc extending perpendicular to the axis of rotation, which carries a plurality of marks, which when there is contact between the disc and Reference sensor is abradable.

Wenn sich durch ausgelaufene Lager das Schraubenrad axial um mehr als die zulässige Toleranz verlagert hat, bei der eine Veränderung der Charakteristik des Schraubenradsehlers noch nicht eintritt, dann kommt. die Scheibe an dem Referenzfühler reibend zur Anlage. Hierbei werden die Marken während des Umlauf 5 der Scheibe abgerieben, so daß schließlich durch den Referenzfühler keine Zählimpulse mehr geliefert werden. Hierauf spricht die Vergleichseinrichtung ebenfalls an.If the helical gear moves axially by more than the permissible tolerance has shifted at which a change in the characteristic the helical gear failure does not yet occur, then comes. the disc on the reference probe grinding to the plant. The marks are rubbed off during the rotation 5 of the disc, so that finally no more counting pulses are delivered by the reference sensor. The comparison device also responds to this.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche 3 bis 5.Further refinements of the invention are the subject of the subclaims 3 to 5.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert: Fig.1 zeigt einen abgebrochen dargestellten Längsschnitt durch einen Schraubenradzähler nach der Erfindung Fig.2 zeigt in vergrößertem Maßstab in axialer Richtung gesehen den Markenträger bei dem Schraubenradzähler von Fig.1 Fig.3 zeigt schematisch die zugehörige Schaltung.An embodiment of the invention is hereinafter referred to Explained in more detail on the accompanying drawings: Figure 1 shows a broken away Longitudinal section through a helical gear meter according to the invention Fig.2 shows an enlarged The scale in the axial direction shows the mark carrier in the case of the helical gear meter von Fig.1 Fig.3 shows schematically the associated circuit.

In Figur 1 ist mit 10 ein Durchatrömgehäuse des Schraubenradzählers bezeichnet, das abdichtend in einem Zählergehäuse 12 sitzt. In dem Durchströmgehäuse 10 sind in üblicher Weise ein stromlinienförmiger vorderer Verdrängungskörper 14 und ein hinterer Verdrängungskörper 16 gehaltert. Zwischen den Verdrängungskörpern 14, 16 und dem Durchströmgehäuse 10 ist ein mantelförmiger Strömungskanal gebildet.In FIG. 1, 10 is a through-flow housing of the helical gear meter referred to, which is seated in a meter housing 12 in a sealing manner. In the flow-through housing 10 are a streamlined front displacement body 14 in the usual manner and a rear displacement body 16 supported. Between the displacement bodies 14, 16 and the throughflow housing 10, a jacket-shaped flow channel is formed.

Zwischen der glatt abgeschnittenen Rückseite des vorderen Verdrängungskörpers 14 und der Vorderseite des hinteren Verdrängungskörpers 16 ist ein Schraubenrad 20 angeordnet. Das Schraubenrad 20 weist einen topfförmigen Mittelteil 22 auf der stromabwärts, d.h. zu dem hinteren Verdrängungskörper 16 hin offen ist und mit seinem Rand 24 über einen vorstehenden zylindrischen Ansatz 26 des hinteren Verdrängungskörpers greift Der Verdrängungskörper 16 ist hohl, und der Ansatz 26 ist durch eine Stirnplatte 28 abgeschlossen. Das Schraubenrad 20 ist mit einer Welle 30 in Lagern 32, 34 gelagert, die in der Stirnplatte 28 und einer Zwischenwand 36 des Verdrängungskörpers 16 sitzen. Auf der äußeren Mantelfläche des Randes 24 sitzen Flügel 38 in einem Meßraum 40, welche im wesentlichen den Strömungskanal 18 zwischen Einlauf 42 und Auslauf 44 überdecken.Between the smoothly cut back of the front displacement body 14 and the front of the rear displacer 16 is a helical gear 20 arranged. The helical gear 20 has a cup-shaped central part 22 on the downstream, i.e. to the rear displacement body 16 is open and with his Edge 24 over a protruding cylindrical extension 26 of the rear displacement body engages The displacement body 16 is hollow and the extension 26 is completed by an end plate 28. The helical gear 20 is with a shaft 30 stored in bearings 32, 34, which are in the end plate 28 and an intermediate wall 36 of the displacement body 16 sit. Sit on the outer surface of the edge 24 Vane 38 in a measuring space 40, which essentially the flow channel 18 between Cover inlet 42 and outlet 44.

Im Durchströmgehäuse 10 sitzt ein Führungsstück 46, in welchem ein als Hochfrequenz-Näherungsschalter ausgebildeter Meßfühler 48 mittels eines Feingewindes 50 radial verstellbar geführt ist. Ein solcher Hochfrequenz-Näherungsschalter enthält bekanntlich einen Oszillator mit zwei induktiv gekoppelten Rückkopplungsspulen. Bei Annäherung eines elektrisch leitenden Teils an diese Rückkopplungsspulen erfolgt eine Bedämpfung durch Wirbelströme, so daß die Schwingungen des Oszillators abreißen. Das wird in einen Zählimpuls am Ausgang des Meßfühlers 48 umgesetzt. Durch das Feingewinde 50 kann der Meßfühler 48 radial so eingestellt werden, daß bei richtig zentraler Lagerung des Schraubenrades 20 jeder Flügel des Schraubenrades gerade einen Zählimpuls liefert.In the throughflow housing 10 sits a guide piece 46 in which a sensor 48 designed as a high-frequency proximity switch by means of a fine thread 50 is guided radially adjustable. Such a high frequency proximity switch contains as is known, an oscillator with two inductively coupled feedback coils. When an electrically conductive part approaches these feedback coils a damping by eddy currents, so that the oscillations of the oscillator stop. This is converted into a counting pulse at the output of the sensor 48. Through the fine thread 50, the sensor 48 can be adjusted radially so that when properly central Storage of the helical gear 20 each wing of the helical gear just one count supplies.

Es ist weiterhin ein in gleicher Weise als Hochfrequenz-Näherungsschalter ausgebildeter Referenzfühler 52 mittels eines Feingewindes 54 axial verstellbar in der Stirnplatte 28 stromab von dem Schraubenrad 20 gehaltert. Der Referenzfühler 52 ist durch eine Kontermutter 56 gesichert. An dem Schraubenrad 20 ist stromabwärts auf dem Boden des "Topfes" des Mittelteils 22 ein Markenträger 58 angebracht. Wie aus Figur 1 und 2 ersichtlich ist, besteht der Markenträger 58 aus einer sich senkrecht zur Umlaufachse erstreckenden kreisförmigen Scheibe 60 aus nichtleitendem Material. Diese Scheibe 60 trägt Marken 62, die von strahlenförmig angeordneten Streifen in Form von dunnen Schichten aus gut leitfähigem Material gebildet sind. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind zehn solche Marken 62 vorgesehen. Die Marken 62 können mittels der Technik der gedruckten Schaltungen als sehr dünne Kupferschichten hergestellt werden.It is also a high frequency proximity switch in the same way trained reference sensor 52 axially adjustable by means of a fine thread 54 supported in the face plate 28 downstream of the helical gear 20. The reference probe 52 is secured by a lock nut 56. To the Helical gear 20 is a mark carrier on the bottom of the "pot" of the central part 22 downstream 58 attached. As can be seen from FIGS. 1 and 2, the mark carrier 58 consists from a circular disk 60 extending perpendicular to the axis of rotation made of non-conductive material. This disc 60 bears marks 62 which radiate from arranged strips in the form of thin layers of highly conductive material are formed. In the illustrated embodiment, there are ten such brands 62 provided. The marks 62 can be made by means of printed circuit technology can be produced as very thin copper layers.

Jede der Marken 62 erzeugt bei richtiger axialer Lage des Schraubenrades 20 einen Zählimpuls an dem Referenzfühler 52, der über ein Kabel 64 zu einem Anschluß 66 geführt wird. Die Zählimpulse des Meßfühlers 48 liegen an einem Anschluß 68.Each of the marks 62 generated when the helical gear is in the correct axial position 20 a counting pulse at the reference sensor 52, which via a cable 64 to a connection 66 is performed. The counting pulses of the measuring sensor 48 are at a connection 68.

Bei normalem Betrieb stehen die Impulszahlen der Zählimpulse von Meß- und Referenzfühler in einem bestimmten Verhältnis zueinander, nämlich im Verhältnis der Anzahl der Flügel 38 zur Anzahl der Marken 62. Eine Vergleichseinrichtung 70 erhält die Zählimpulse von Meß- und Referenzfühler 48 bzw. 52 und bildet daraus das Verhältnis. Dieses Verhältnis wird mit einem Sollwert verglichen. Bei einer Abweichung von diesem Sollwert wird ein Fehlersignal erzeugt. Das Fehlersignal erregt ein Relais 72, über das ein Alarmmelder 74 einschaltbar ist.During normal operation, the pulse numbers of the counting pulses from measuring and reference sensors in a certain ratio to one another, namely in relation to one another the number of wings 38 to the number of marks 62. A comparison device 70 receives the counting pulses from measuring and reference sensors 48 and 52 and forms from them The relationship. This ratio is compared with a target value. At a Any deviation from this setpoint will generate an error signal. The error signal energized a relay 72, via which an alarm indicator 74 can be switched on.

Die Zählimpulse von Meßfühler 48 gehen außerdem über einen Meßumformer 76 auf eine analoge Belastungsanzeige. Die Zählimpulse von dem Referenzfühler 52 steuern über einen Meßumformer einen Belastungsschreiber.The counting pulses from sensor 48 also go through a transducer 76 to an analog debit advice. The counts of the Reference sensors 52 control a load recorder via a transducer.

Die Dehnungen des Schraubenrades werden außerdem durch ein Meßwerk in üblicher (nicht dargestellter) Weise gezählt.The expansions of the helical gear are also measured by a measuring mechanism counted in the usual (not shown) manner.

Die beschriebene Anordnung wirkt wie folgt: Wenn durch Abbrechen oder Verbiegen eines Flügels 38 der Meßfühler bei jeder Umdrehung einen Zählimpuls zu wenig liefert, dann spricht die Vergleichseinrichtung 70 an und erzeugt ein Fehlersignal. Das gleiche geschieht, wenn infolge eines radialen Schlags des Schraubenrades 20 einzelne Flügel außerhalb des Ansprechbereichs des Meßfühlers 48 an diesem vorbeilaufen, Wenn durch Auslaufen der Lager das Schraubenrad 20 sich zu weit nach links in Figur 1 bewegt, so daß es in die Nähe der Kante 80 des Meßraumes 40 gelangt und die Charakteristik des Schraubenradzählers verändert wird, kommt die Scheibe 60 mit den Marken 62 an der Stirnfläche des Referenzfühlers 52 schleifend zur Anlage. Dabei werden die dünnen Schichten der Marken 62 abgerieben, so daß schließlich die Zählimpulse am Referenzfühler 52 wegfallen. Auch das bewirkt die Erzeugung eines Fehlersignals. Das Maß a", um welches sich das Schraubenrad maximal in axialer Richtung verlagern darf, kann mittels des Feingewindes 54 feinfühlig eingestellt werden.The arrangement described works as follows: If by canceling or Bending a wing 38 of the probe for each revolution to one count supplies little, then the comparison device 70 responds and generates an error signal. The same happens when, as a result of a radial runout of the helical gear 20 individual wings pass by the sensor 48 outside the response range, If the helical gear 20 is too far to the left in FIG 1 moves so that it comes near the edge 80 of the measuring space 40 and the characteristic of the helical gear counter is changed, the disk 60 with the marks 62 arrives the end face of the reference sensor 52 rubbing against the plant. In doing so, the thin ones Layers of the marks 62 abraded, so that finally the counting pulses on the reference sensor 52 cease to exist. This also causes the generation of an error signal. The measure a "to which the helical gear may shift maximally in the axial direction can be done by means of of the fine thread 54 can be sensitively adjusted.

Claims

P a t e al -t a lt s p r ü c h e 1. Screw gear counter with a Through-flow housing, a helical gear rotatably mounted in the through-flow housing with a plurality of blades and one in the flow-through housing on the circumference of the helical gear permanently arranged on the passing of the individual wings of the helical gear responsive and at the same time delivering a counting pulse each characterized by that a second sensor serving as a reference sensor () axially in front of the helical gear (2C) is fixed to the housing, -that with the helical gear (2C) a brand carrier (58) is arranged, which has marks (C32) on which the reference sensor (52) responds with counting pulses that a comparison device (7C) is provided, to which the counting pulses from measuring sensor (48) and reference sensor (52) can be switched and which in the event of a deviation from the one resulting from the number of wings and the Messæahl Ratio of pulse numbers yields an error signal.

2. helical gear meter according to claim 1, characterized in that the reference sensor (52) downstream of the helical gear at a small distance from the Mark carrier (58) is arranged and that the mark carrier (58) is perpendicular to the axis of rotation extending disc (60) which has a plurality of marks (62) wearing, which can be abraded by a contact between the disc (6) and the reference sensor (52) is.

3. helical gear meter according to claim 2, characterized in that the reference sensor (52) is a high-frequency proximity switch and that the marks (@ 2) in front of thin layers of conductive material are formed, which on the disc (6G) are applied.

4. helical gear meter according to claim 3, characterized in that the reference sensor (34) is adjustable in the axial direction.

5. helical gear meter according to claim LL, characterized in that the sensor ('; 5) a high frequency proximity s chal ter and means of a fine thread (5C) is adjustable in the radial direction.